試驗設計方法對產生或形成最佳改進方案起著關鍵的作用。許多項目在形成改進方案時面臨的一個重要問題是：在相當多的可能影響改進產品主要質量特性的變量中，確定哪些變量(如溫度、濕度、硬度、成分等)確實顯著地影響著主要質量特性，怎樣去改變這些變量或如何設置這些變量的取值將會使主要質量特性達到最佳值。這時，我們可以使用的最主要的手段和工具就是計劃安排一批試驗，并嚴格按計劃在設定的條件下進行這些試驗，獲得新數據，然后對之進行分析，獲得我們所需要的信息，從而找到改進的途徑。這一整套步驟就組成了試驗設計。